实时网格编辑的扩展中值坐标方法

为了克服凸长和复杂网格较难克隆的问题,提出一种基于扩展中值坐标的交互式网格编辑方法.首先由用户选择源网格中感兴趣的区域,使用垂直投影参数化方法将其映射为二维区域,并将映射后的网格顶点二维拓扑信息保存为图像元放置于目标网格相应位置;然后通过扩展中值坐标参数和外部的边界环,在被粘贴的图像元基础上恢复出三维信息;最终粘贴网格部分被变形使得与目标网格光滑拼接.该方法采用GPU对网格复制进行加速.实验结果表明,文中方法能够在三维模型之间实时地复制、替换任意不规则网格区域.

基于细分曲面的泊松网格编辑

针对具有丰富几何细节的三维网格模型,基于直接坐标操纵的传统编辑算法在编辑过程中不可避免地存在细节特征无法得到有效保持的问题.综合基于细分曲面的空间变形方法以及微分域网格编辑二者优势,提出一种基于细分曲面的泊松网格编辑方法.首先建立待变形网格模型的包围网格,以包围网格所决定的细分曲面构造变形控制曲面;然后根据用户变形意图操纵包围网格,将对应细分曲面变化信息转化为对网格模型泊松梯度场的改变;最后根据变化后的梯度场重建网格模型.文中方法交互简单、直观,具有多分辨率编辑的优势,可以有效地保持网格模型的细节特征.丰富的变形实例证明了该方法的有效性和可行性.

流体数值模拟网格自适应技术研究进展

计算网格是流体数值模拟误差的主要来源之一,极大地影响着流动模拟结果的精度.传统网格生成强烈依赖于用户经验,加大了复杂飞行器网格生成的难度,增加了气动特性预测数据的不确定度.网格自适应技术是结合流动特性的计算网格自主优化技术,可通过迭代优化消除网格因素造成的数值模拟误差,能有效提高飞行器气动特性预测精度.近年来在运输机高升力复杂构型的成功应用,表明了网格自适应技术已发展到了较为成熟的阶段.本文针对计算流体力学,首先系统总结了网格自适应涉及的误差估计、网格编辑和物面几何保形三项关键技术的研究进展,并介绍了相关的主要并行实现技术.其次,文中介绍了网格自适应技术在网格相关性分析、流场细节捕捉、气动特性计算和非定常流动模拟中的主要应用情况.最后,本文提出了网格自适应技术研究存在的问题及未来研究方向.

基于三角面片顶点均值的网格编辑方法

针对虚拟整形手术中待整形部位的三维模型曲面编辑问题,提出一种基于三角面片顶点均值网格编辑方法.该方法在保留网格原有拓扑结构的基础上,保持了网格曲面的原有曲率,实现了快速有效的局部网格编辑;结合网格细分方法实现在不同分辨率下对网格曲面进行整体编辑.同时,为了增强网格模型显示的真实感,通过网格简化、网格平滑、网格数据点法向量计算、纹理贴图等方法,对网格模型进行优化,提高了整形后网格显示效果.实验证明,该方法交互方式简便,变形效果较好.

网格特征均衡化编辑

针对目前缺少从特征分布的角度来研究多边形网格编辑的问题,提出一种基于特征均衡化的网格编辑算法.首先对网格域上的坐标值作均衡化处理,使网格特征重新分布,再通过求解稀疏线性方程组得到新的网格模型,达到编辑网格和增强特征的目的;然后结合网格顶点和三角形重心约束在保持基本形状的基础上对网格特征进行编辑;最后通过显式地编辑网格模型的特征分布来隐式地改变模型的形状和特征.实验结果表明,该算法从网格模型内在特性出发寻找模型的内在控制机制,隐式地将整体形状控制与细节特征控制结合起来,为网格编辑和特征优化提供了新的思路.

基于几何信号小波分析的网格编辑

提出了基于几何信号频谱分析的网格编辑新方法;该方法结合了自由变形(FFD)、层次细节编辑、几何信号处理以及小波变换等方法的优点,用简化模型作为几何代理,可以用较少操作完成编辑;将几何代理上的形变量作为几何信号进行小波分析,可以很好地分离出局部细节信息,方便进行分区信号处理工作;提出了允许修改代理模型拓扑结构的基于一致性参数化的网格编辑方法,以及保频谱自适应采样方法;并将基于小波变换的编辑方法进行了推广,将其应用于球面小波编辑之中,获得了较为满意的效果.

勾画式泊松网格编辑

结合勾画式自由变形方法简单直观易用的优点和基于微分方程的网格变形方法能够保持形变物体几何细节的性质,提出一种勾画式的泊松网格编辑方法·通过允许目标勾画线和参照勾画线不必位于相同的相机平面,把原有的二维勾画变形推广至三维,并提出了一组完整的变形操作·这些变形操作根据参照勾画线与目标勾画线决定了一系列的局部变换,并由这些局部变换产生出用户希望的梯度场,最终根据用户需要的梯度场重建出变形后的三维模型·丰富的编辑实例表明了该方法具有直观便捷的交互特点·

基于地物化大网格资料的三维显示与编辑

用三维立体图的方式可以更形象直观地显示地物化资料,为了实现大网格资料的三维显示,本文介绍了一种简单、便捷通过顶点预生成与动态分块、分层LOD策略的方式,可有效解决地物化网格千万级大数据量的实时显示,同时利用分块、分层策略,通过局部更新的方式,实现了对网格数据平滑、拉升、降低等实时编辑修改,有效增强了系统的实用性。

面向双眼皮虚拟手术的三维网格编辑技术

虚拟美容外科手术仿真系统,模拟手术过程都严重依赖人机交互操作,这个过程非常繁琐,而且效果因操作者的技能水平而异。虚拟双眼皮手术对精确程度有很高的要求,人机交互操作难以准确完成操作。针对这个问题,提出了一种基于人脸几何特征,通过测地线自动地生成虚拟双眼皮的算法。在算法中,采用了自适应细分策略来避免变形结果的走样,通过限定区域运算提升效率。实验结果表明,该算法具有稳定性、高效性和易用性。

基于特征的离散网格模型表示与编辑技术

提出了一种基于特征的离散网格模型表示方法,能够表达传统三维网格模型中缺失的高层次信息,并以模型编辑为例显示了其应用价值.该特征结构利用特征线、特征面、特征组来建立离散网格的特征结构,用于描述模型的形状、约束、语义等信息,在原有网格模型的基础上构建了一个"超网格".通过构建特征间的拓扑关系和约束关系,模型在编辑过程中能够保持特定的形状和结构属性,同时,由于编辑操作造成的网格修改被限定在局部的特征区域内,从而提高了模型编辑的运算效率.

一种基于约束特征的网格编辑技术

为了改进自由变形技术在用户交互和编辑灵活性的不足,提出了一种直观的交互式网格模型编辑技术,该技术可以根据不同的约束变形特征、封闭的变形边界以及编辑参考曲线来完成网格模型的编辑,并且为了模型的平滑和自然,采用了自适应细分策略。实验证明,该方法简便直观,有良好的交互性,并能得到很好的编辑结果。此技术可以方便地应用于CAD/CAM和计算机动画系统中。

一类交互式网格曲面编辑工具的设计

在曲面造型系统中,如何方便地修改和交互地编辑曲面模型是一个关键问题。提出一种对网格曲面进行直观、交互变形的方法,它是通过一组变形工具来实现的。定义了点编辑工具、球形编辑工具和六面体编辑工具,使用不同的编辑工具可以产生不同的变形效果,还可以通过过渡参数对变形形状进行细微调整。

3D Studio MAX面片与网格编辑结合在对象建模中的应用

本文通过几个实例阐明了运用面片建模与网格编辑器的结合建立对象模型的基本方法及基本步骤。

结合重心坐标的泊松网格编辑算法

综合考虑泊松网格编辑在保细节特征方面的优势和重心坐标插值的光滑性两方面,提出基于重心坐标的泊松网格编辑算法。首先确定待变形区域网格模型的包围网格,以包围网格所确定的重心坐标生成控制网格,然后任意操纵控制网格,将对应重心坐标变化的信息映射为网格模型的梯度场变化,最后通过求解泊松方程的系数矩阵进行网格重构,得到变形后模型。通过实验验证,该算法克服了传统泊松网格变形算法难以保持变形结果光顺自然的缺陷,并有效的保留了模型变形的细节特征。

在Visual C++中实现MSFlexGrid控件的网格编辑功能

本文描述了MSFlexGrid在Visual C++中的一般应用,同时对其功能进行扩展,使它的每个网格可以用鼠标点击后对其内容进行编辑。

基于径向基函数的网格光滑变形

三角网格编辑中,高扭曲面片通常集中分布于控制点附近,且控制点附近三角面片的几何扭曲程度随其与控制点间距离的增大而降低。针对这一现象,结合网格变形中控制点分布通常具有的稀疏性,提出一种无需引入额外能量项的光滑变形算法。该算法结合以控制点为中心的径向基函数(radial basis function,RBF),设计了一种加权能量积分。实验结果显示,对比现有算法,使用本文算法优化所得曲面上的扭曲更趋于均匀分布,控制点附近集中出现高扭曲面片的现象得到有效缓解;该算法能够有效提高变形后网格在控制点附近的质量,同时算法的局部性亦可保证计算量与控制点数量相当;与已有能量光顺算法相比,该算法更简单,且计算复杂度更低;相较于不做光顺处理的结果,全局扭曲能量的下降不受光顺处理的影响。

保细节的基于曲面控制的网格变形

综合考虑微分域网格编辑方法在细节特征保持方面的优势以及细分曲面的任意拓扑适应性,提出一种基于曲面控制的网格变形方法.以流形网格上的离散泊松方程为理论基础,在指定变形区域模型表面设计细分曲面作为变形控制曲面,并将对它的编辑操作映射为对变形区域网格的梯度场操纵,最后通过泊松重建得到变形后的网格模型.文中变形方法克服了传统参数样条曲面难以贴合任意拓扑物体外形的缺陷,可以有效保持物体的细节特征.

基于切平面中值坐标的Laplacian网格变形算法

网格模型变形往往需要保持局部几何细节,Laplacian网格变形算法能够较好地保持局部几何细节特征,但细节特征描述子-Laplacian坐标的计算欠缺精确性。从平面多边形中值坐标的角度出发,对Laplacian坐标进行重新定义,将顶点的一阶邻域投影到顶点处切平面上,根据顶点相对投影点的中值坐标构建的Laplacian坐标能够精确地描述模型的局部几何细节特征,实验验证能够获得较好的编辑效果。

四边形网格与三角形网格模型间的低频谱姿态迁移

为使谱姿态迁移能够操纵更多类型的网格,本文研究四边形网格与三角形网格模型间的姿态迁移方法。作为变形编辑技术的一种,目前的谱姿态迁移主要在三角网格模型之间进行。本文首先对多边形网格的拉普拉斯矩阵进行特征分解,手工选取网格模型之间对应确定四边形网格与三角形网格之间的泛函映射,然后求解四边形与三角形网格模型的耦合准调和基,在此基础上设计并实现了四边形网格与三角网格模型之间的平凡谱姿态迁移、基于耦合准调和基的低频谱姿态迁移和基于拉普拉斯坐标投影的低频谱姿态迁移,使得在四边形网格模型之间、四边形与三角形网格模型之间均能进行低频姿态迁移。

基于几何特征的三维模型变形与编辑

在三维计算的基础上针对三维颅面模型,提出了一种基于几何特征的三维模型变形与编辑算法。该算法采用迭代过程,即每进行一次变形便可以重新计算调整后的颅面几何特征值,如果满足需要则退出编辑并保存模型;否则继续变形,直到得到满意的三维模型为止。在局部变形中,为了弥补自由变形技术在变形控制和用户交互方面的不足,对点约束局部变形算法进行了改进。实验证明,该算法实现简单,且具有良好的交互性,变形效果良好。